4

5

6

висимости от относительной толщины заготовкиДИиз табл. 7.5.

Рис. 7.5. Эскиз сборочного чертежа лабораторного вытяжного штампа: 1 – матрица; 2 – контейнер; 3 – заготовка; 4 – прижимная гайка;

5 – прижим; 6 – пуансон

Радиус закругления кромок вытяжной матрицы Rм определяют в за-

Расчетное усилие вытяжкибАзависит от механических свойств деформируемого металла его толщ ны, размеров изделия, коэффициента вытяжки и коэффициента трен я между заготовкой и материалом штампа. Для практических расчетов при определении усилия вытяжки пользуются

Определение усилий вытяжки

где k – коэффициент, учитывающий дополнительное усилие, необходимое для проталкивания деформируемой заготовки через матрицу (k = 1,25); σв – предел прочности деформируемого металла на растяжение, МПа. Для

низкоуглеродистой стали σв ≈ 400 МПа.

Для предотвращения образования складок на цилиндрических стенках изделия в вытяжном штампе применяют прижимное кольцо, или складкодержатель (см. рис. 4), прижимающий часть заготовки к матрице штампа с усилием Q, величина которого должна быть достаточной, чтобы фланец заготовки не имел возможности образовывать складок.

Полное расчетное усилие вытяжки Pп будет равно сумме

Pп = Pв + Q,

где усилие прижима Q рассчитывается по формуле

Q = F . q,

78

–расчет силовых условий процесса вырубки (расчетного и фактического усилий вырубки, их сравнение);

–схема (см. рис. 7.4) и расчет основных размеров пуансона и матрицы вытяжного штампа;

–расчет силовых условий процесса вытяжки (полного расчетного и фактического усилий вытяжки, их сравнение).

ская заготовка превращается в полое тело?

9. Что такое прочностьбматериалаА?

8. За счет чего происходит упрочнение металла в процессе пластиче-

ской деформации?

10. Как называетсяиоперация отделения заготовки по замкнутому контуру, при котором отделяемая часть является деталью?

СЛабораторная работа № 8

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

Выбор методов и способов производства заготовок объемной штамповкой

Получение деталей машин может быть осуществлено как непосредственно из проката (без предварительного формообразования заготовки), так и с предварительным формированием заготовок методами литья или обработки давлением [5].

Основными факторами, влияющими на выбор способа получения заготовки, являются следующие: тип производства; технологические свойства материала; требования к механическим и эксплуатационным свойствам детали; размеры, масса и конфигурация детали; качество поверхности, обеспечение заданной точности; возможности имеющегося оборудования и т.д.

80

Для единичного и мелкосерийного производства характерно исполь-

зование в качестве исходной заготовки горячекатаного сортового проката, а также отливок или поковок, получаемых способами, не требующими изготовления сложной технологической оснастки (например, литье в песча- но-глинистые формы, свободная ковка и т.д.) [5].

В условиях крупносерийного и массового производства (крупные предприятия по производству автотракторной техники, например, КамАЗ, ВАЗ, Челябинский тракторный завод и др.) используются методы предварительного формообразования заготовки, делающие ее максимально приближенной к форме и размерам готовой детали. Это позволяет резко сократить объем трудоемких и малопроизводительных операций; если при изготовлении деталей из проката отходы металла в стружку составляют от 30 до 50%, то при использовании методов обработки давлением и литья, в

81

ренние дефекты литого металла (при использовании слитка), значительно повышаются его механические свойства [5].

Рис. 8.3. Детали трактора, изготовленные горячей штамповкой (выделены)

Недостатком горячей объемной штамповки является только ограниченная масса получаемых поковок – до 400 кг в зависимости от сложности. Формоизменение металла производится в открытых (рис. 8.1, а – д) и

82

закрытых (рис. 8.1, е – к) штампах; в первом случае излишки металла заготовки выталкиваются в облой (отход, который появляется из-за неточности объема заготовки или вводится для создания подпора); во втором – поковка штампуется без облоя из точной по объему заготовки.

Горячей объемной штамповкой получают качественные поковки массой до 400 кг для ответственных деталей автомобилей (рис. 8.2), тракторов (рис. 8.3), сельскохозяйственных машин, оборонной техники, железнодорожного транспорта и т.д. В большинстве машин они составляют до 20% общей массы деталей (зубчатые колеса, коленчатые валы, оси, траки, шатуны, распределительные валы, балансиры, рычаги, полуоси, поршни, клапаны и т.д.).

Рис. 8.4. Конструкция современного паровоздушного штамповочного молота: 1 – шабот; 2 – стойка; 3 – шток; 4 – цилиндр; 5 – крышка цилиндра с буфером; 6 – золотник; 7 – баба; 8 – кран

83

Поковки штампуются на ПГШМ и КГШП. Молоты (рис. 8.4) являются универсальным оборудованием со свободным ходом рабочих частей, а поэтому весьма распространенным при изготовлении заготовок сложной конфигурации (табл. 8.1). При этом надо иметь в виду, что верхняячасть молотового штампа заполняется металлом лучше, поэтому в нем располагают наиболее глубокую полость, а также трудно заполняемые элементы поковки.

Таблица 8.1. Поковки, штампуемые на ПГШМ и КГШП

Рис. 8.5. Переходы штамповки коленчатого вала: а – исходная заготовка;

б– гибка; в – штамповка в черновом ручье; г – штамповка в чистовом ручье;

д– обрезка облоя; е – высадка фланца

84

При штамповке поковок с вытянутой осью и переменными сечениями по длине на рабочих поверхностях штампов располагаются не только штамповочные ручьи (предварительные и чистовые), но и заготовительные (протяжные, подкатные, гибочные и др.). На рис. 8.6 показан молотовый штамп для штамповки детали «рычаг тормозного крана». Формовка полуфабрикатов в заготовительных ручьях приближает форму заготовки к окончательной форме поковки (рис. 8.5, 8.6), а это уменьшает износ чистовых ручьев.

Рис. 8.6. Штамп молотовый для штамповки детали «рычаг тормозного крана»

85

На рабочих поверхностях верхнего и нижнего штампов нарезаются ручьи. В данном случае: гибочный (вид В), протяжной, отрубной, подкатной, чистовой.

Поковки (см. табл. 8.1), штампуемые на КГШП (рис. 8.7), имеют более высокую точность размеров, что приводит к экономии металла и снижению трудоемкости механической обработки.

7, 9 – шестерниС; 8 – муфта фрикционная; 10 – подушка клиновая; 11 – стол; 12 – станина; 13 – ползун

Штамп молотовый (см. рис. 8.6) состоит из двух половин, каждая из которых имеет «ласточкин хвост» для закрепления в бабе и соублоке (штамподержателе). Высота хвостовиков всегда больше глубины полостей, в которую вставляются штампы, с тем, чтобы нагрузки не передавались «плечам». А ширина хвостовиков должна быть такой, чтобы они проходили в полости. В образовавшийся зазор забивается клин. Смещение штампов в перпендикулярном направлении ограничивается Т-образными шпонками (сухарями), которые вставляются в полости хвостовиков (на рис. 8.6 выделены штриховыми линиями слева вверху и внизу), бабы и соублока.

86

При штамповке на КГШП лучше заполняется нижняя часть штампа, поэтому там должны располагаться наиболее глубокие ручьи и трудно заполняемые элементы поковки. Наличие выталкивателей поковок в штампах позволяет значительно уменьшить штамповочные уклоны (в 2 – 3 раза по сравнению со штамповкой на молотах), а также получать поковки в закрытых штампах выдавливанием (рис. 8.8).

Поковки, получаемые на ГКМ (рис. 8.9), обычно имеют форму тел вращения (табл. 8.2, группы 1 –5). Реже– сложнофасонные (см. табл. 8.2, группа 6).

Рис. 8.8. Штамповые инструменты и переходы штамповки поковки детали «поворотный кулак» автомобиля: I – осадка цилиндрической заготовки;

II– предварительная штамповка выдавливанием; III – штамповка

вчистовом ручье) и соответствующие инструменты (в, а, б) штампа КГШП

87

Таблица 8.2. Поковки, штампуемые на ГКМ

88

Базовой для разработки технологий является информация о характеристике материала детали, требованиях к расположению волокон макроструктуры, размерной точности, о форме детали (по рабочему чертежу, рис. 8.12), о шероховатости поверхностей.

Чертеж поковки разрабатывается по чертежу готовой детали в соответствии с ГОСТ 7505-89.

Алгоритм разработки чертежа поковки (заготовки под механиче-

скую обработку) следующий:

– определить положение поковки в верхней и нижней половинах штампа с учетом свободного ее извлечения и особенностей заполнения полостей при штамповке на ПГШМ или КГШП;

– определить класс точности поковки в зависимости от вида технологического оборудования и прогнозируемой точности размеров поковки;

90

–выбрать плоскость разъема штампа (не всегда плоскую);

–определить группу стали, используемой для изготовления поковки;

–определить массу детали;

– определить зоны, в которых необходимо сделать напуски (за счет штамповочных уклонов и радиусов скруглений, «заполнения» поперечных канавок, впадин зубьев и шлицев, шпоночных пазов, перемычек отверстий и др.);

– формирование чертежа холодной поковки;

– формирование чертежа горячей поковки, по размерам которой изготавливаются полости штампов;

– определить форму и размеры исходной заготовки.

91